Mục lục
I. Layer 2 Address và Hoạt Động của Switch
1. Layer 2 Address
2. Hoạt Động của Switch
3. Xác Định Đích Gói Tin
4. Lưu Trữ và Quản Lý Bảng Địa Chỉ MAC
5. Ví Dụ Quá Trình Chuyển Tiếp Gói Tin
II. Lab Thực Hành
III. Kết Luận

---

[LAB 02] Tìm hiểu Layer2 Address và hoạt động của Switch​

I. Layer 2 Address và Hoạt Động của Switch
1. Layer 2 Address

• Địa chỉ Layer 2 (MAC Address): Là địa chỉ phần cứng gán cho mỗi thiết bị mạng, thường được sử dụng trong giao thức Ethernet. Địa chỉ MAC gồm 48 bit, thường được biểu diễn dưới dạng 6 cặp ký tự hex (ví dụ: 00:1A:2B:3C:4D:5E).
• Công dụng: Địa chỉ MAC được sử dụng để xác định thiết bị trong cùng một mạng LAN. Nó giúp các thiết bị truyền dữ liệu tới đúng đích qua mạng Ethernet.

2. Hoạt Động của Switch

• Chức năng chính: Switch hoạt động ở Layer 2 của mô hình OSI, nơi mà nó sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu giữa các cổng.
• Học bảng địa chỉ MAC: Switch duy trì một bảng địa chỉ MAC (MAC Address Table) để theo dõi địa chỉ MAC của các thiết bị được kết nối và các cổng tương ứng.
  • Khi switch nhận một gói tin, nó đọc địa chỉ MAC nguồn và cập nhật bảng địa chỉ MAC với thông tin đó.
  • Switch kiểm tra địa chỉ MAC đích trong bảng. Nếu địa chỉ đó đã có trong bảng, switch chuyển tiếp gói tin đến cổng tương ứng.
  • Nếu địa chỉ MAC đích không có trong bảng, switch phát gói tin đến tất cả các cổng (broadcast) để tìm thiết bị đích.
• Cải thiện hiệu suất mạng: Switch giúp giảm thiểu lưu lượng mạng bằng cách chuyển tiếp gói tin chỉ đến các cổng cần thiết thay vì phát tán gói tin đến tất cả các cổng như trong mạng hub.

Quá Trình Chuyển Tiếp Gói Tin
- Nhận Gói Tin

• Nhận Gói Tin: Khi switch nhận một gói tin từ một thiết bị kết nối, gói tin được gửi đến tất cả các cổng (broadcast) nếu không có thông tin về địa chỉ MAC đích trong bảng địa chỉ MAC.

- Xử Lý Gói Tin

• Đọc Địa Chỉ MAC: Switch đọc địa chỉ MAC nguồn và đích từ gói tin.
  • Địa Chỉ MAC Nguồn: Là địa chỉ của thiết bị gửi gói tin.
  • Địa Chỉ MAC Đích: Là địa chỉ của thiết bị nhận gói tin.
• Cập Nhật Bảng Địa Chỉ MAC:
  • Nếu địa chỉ MAC nguồn chưa có trong bảng địa chỉ MAC, switch thêm nó vào bảng cùng với cổng mà gói tin đã được nhận.
  • Ví dụ: Nếu địa chỉ MAC nguồn là 00:1A:2B:3C:4D:5E và gói tin đến từ cổng Fa0/1, bảng địa chỉ MAC sẽ được cập nhật với thông tin này.

-Xác Định Đích Gói Tin

• Tìm Địa Chỉ MAC Đích:
  • Switch tra cứu địa chỉ MAC đích trong bảng địa chỉ MAC.
  • Nếu địa chỉ MAC đích có trong bảng, switch sẽ xác định cổng tương ứng.
• Chuyển Tiếp Gói Tin:
  • Nếu Địa Chỉ Đích Có Trong Bảng: Switch chuyển tiếp gói tin đến cổng đã xác định.
  • Nếu Địa Chỉ Đích Không Có Trong Bảng: Switch gửi gói tin đến tất cả các cổng ngoại trừ cổng mà gói tin đến. Điều này gọi là phát gói tin (broadcast) để tìm thiết bị đích.

- Lưu Trữ và Quản Lý Bảng Địa Chỉ MAC

• Thời Gian Hết Hạn (Aging Time): Các mục trong bảng địa chỉ MAC có thể có thời gian hết hạn. Nếu một mục không được sử dụng trong thời gian quy định, nó sẽ bị xóa khỏi bảng để giải phóng không gian cho các địa chỉ mới.
• Tự Động Cập Nhật: Bảng địa chỉ MAC được cập nhật liên tục khi switch nhận gói tin mới từ các thiết bị.

- Ví Dụ Quá Trình Chuyển Tiếp Gói Tin
Mô Hình Mạng

1. Thiết Bị A gửi Gói Tin

• Thiết Bị A gửi một gói tin đến Thiết Bị B qua Switch.
  • Địa chỉ MAC nguồn: 00:1A:2B:3C:4D:5E (MAC A)
  • Địa chỉ MAC đích: 00:1A:2B:3C:4D:6F (MAC B)

2. Nhận và Xử Lý Gói Tin bởi Switch

• Nhận Gói Tin: Switch nhận gói tin từ cổng kết nối với Thiết Bị A.
• Đọc Địa Chỉ MAC:
  • Địa chỉ MAC nguồn (00:1A:2B:3C:4D:5E) được thêm vào bảng địa chỉ MAC với cổng tương ứng.
  • Địa chỉ MAC đích (00:1A:2B:3C:4D:6F) không có trong bảng địa chỉ MAC.

3. Phát Gói Tin (Broadcast)

• Switch phát gói tin đến tất cả các cổng ngoại trừ cổng từ đó gói tin đến (cổng kết nối với Thiết Bị A).

4. Nhận Phản Hồi từ Thiết Bị B

• Thiết Bị B nhận gói tin và gửi phản hồi lại.
• Cập Nhật Bảng Địa Chỉ MAC: Switch cập nhật bảng địa chỉ MAC với địa chỉ của Thiết Bị B (00:1A:2B:3C:4D:6F) và cổng tương ứng.

5. Chuyển Tiếp Gói Tin Tới Thiết Bị B

• Switch chuyển tiếp gói tin đến cổng kết nối với Thiết Bị B dựa trên bảng địa chỉ MAC đã cập nhật.

Bảng Địa Chỉ MAC

Sơ Đồ Mô Phỏng

II. Lab Thực Hành
Thực Hành Cấu Hình Cơ Bản: Tìm Hiểu Layer 2 Address và Hoạt Động của Switch

Mục Tiêu

• Cấu hình và kiểm tra hoạt động của switch Layer 2.
• Xác định bảng địa chỉ MAC và hiểu cơ chế học địa chỉ MAC.
• Sử dụng GNS3 để thực hiện cấu hình và kiểm tra.

Cấu Hình Switch Layer 2
1. Cấu Hình IP Cho Switch

• Để quản lý switch từ xa, cấu hình địa chỉ IP cho VLAN 1:

2. Cấu Hình Các Cổng Switch[/ANCHOR]

• Gán các cổng vào VLAN và thiết lập chế độ truy cập.

Bảng địa chỉ MAC switch:



Cấu Hình Các VPCs

• Cấu Hình VPCs 1

• Cấu Hình VPCs 2

Kiểm Tra và Hiểu Hoạt Động Của Switch
1. Kiểm Tra Kết Nối Từ VPCs 1 Đến VPCs

• Mở console trên VPCs 1 và gửi gói tin đến VPCs 2:

# Trong VPCs 1 console

• Ping thành công, chứng tỏ các thiết bị đã kết nối đúng và có thể giao tiếp.

2. Kiểm Tra Bảng Địa Chỉ MAC Trên Switch

• Mở console trên switch và kiểm tra bảng địa chỉ MAC.

• Bảng địa chỉ MAC sẽ hiển thị địa chỉ MAC của các VPCs và cổng tương ứng mà chúng được kết nối.

3. Hiểu Cơ Chế Học Địa Chỉ MAC

• Học Địa Chỉ MAC: Khi switch nhận gói tin, nó cập nhật bảng địa chỉ MAC với địa chỉ MAC nguồn và cổng tương ứng.
• Chuyển Tiếp Gói Tin: Nếu địa chỉ MAC đích không có trong bảng, switch phát gói tin đến tất cả các cổng (broadcast) để tìm thiết bị đích.

III. Kết Luận

• Tầm quan trọng của Layer 2 Address: Địa chỉ MAC là thiết yếu cho việc định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu trong mạng LAN.
• Hiểu rõ hoạt động của Switch: Switch sử dụng bảng địa chỉ MAC để cải thiện hiệu suất mạng bằng cách chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến cổng cần thiết.
• Kỹ năng thực hành: Cấu hình cơ bản của router và switch giúp nắm vững các kỹ thuật mạng và chuẩn bị cho các tình huống thực tế trong quản trị mạng.